我國經濟背景下建筑工程混凝土結構開裂及防治技術

文/劉西就（深圳市建力建設監理有限公司）

在進行施工時，造成混凝土結構開裂的原因有很多，混凝土是一種非勻質的脆性材料，通常具有較大的抗壓強度以及較低的抗拉度等特征，由于氣溫的變化以及長期的荷載，容易出現損壞的現象，引起混凝土結構開裂，因此關于預防或減少裂縫的探討在社會高速發展的今天仍然具有深遠的意義。

一、混凝土結構裂縫防治的意義

目前，建筑工程施工階段中，最常見的結構形式就是混凝土結構，從施工管理方面來說，混凝土結構容易出現開裂的現象，由于結構的承載力不足，可能會引起此類情況的發生，當出現較大的裂縫時，還會進一步降低結構的剛度，同時使得結構的耐久性也進一步降低，導致房屋出現滲漏的現象，對建筑物的美觀也有影響。為此，混凝土結構出現裂縫的情況是很多人難以接受的。但客觀現實表明：混凝土結構物的裂縫是很難完全避免，但是混凝土的裂縫是可以防治的。找到混凝土裂縫產生的原因，在原材料、溫度、施工工藝中采取有針對性的措施，是可以預防或減少裂縫產生的。

二、建筑工程混凝土結構開裂原因

（一）勘察設計原因

（1）勘察單位編制的方案針對性差與現場特征條件不符，現場作業人員經驗能力不足，對勘察工程中地形、地貌、巖性地質結構判斷不準確，數據收集、整理、分析、參數不準確、相鄰地基結構不協調，導致地基基礎不均勻沉降。

（2）設計原因：設計人員工作經驗能力不足，考慮不全面對膨脹加強帶，后澆帶、洞口的設置不合理，混凝土構件配筋率低，現澆混凝土構件附加筋設置不合理。建筑工程現澆鋼筋混凝土樓板配筋鋼筋間距過大，尤其未進行通長設計，導致在鄰近現澆鋼筋混凝土樓板邊沿處，沿負彎矩端部產生裂縫。在房屋地面角部的位置，常因沒有配置足夠的構造鋼筋而產生斜向裂縫。

（二）施工原因

（1）施工管理質量體系不健全：管理組織措施不到位、施工過程質量控制不到位。

（2）施工管理及施工作業人員素質不高，責任心不強、質量意識淡薄，不按規范操作。

（3）施工工藝工序不規范，操作不合理、基礎回填部位密實度不滿足設計要求導致基礎不均勻沉降。混凝土保護層過大及鋼筋制作不滿足設計及規范規定的搭接和錨固要求，各混凝土構件如墻、柱、梁、板核心區域鋼筋安裝綁扎不規范。

（4）混凝土澆筑后養護措施不到位：溫度對混凝土水化也會產生很重要的影響，在混凝土養護期間不能忽視環境溫度變化（如曝曬、氣溫驟降等）對混凝土表面產生的不利影響。在混凝土養護期間應保持內部與表層、表層與環境之間的溫差不超過20℃為宜。在冬季和其他溫度急劇變化的季節，應采取適當的保溫或隔熱措施，防止混凝土降溫過快產生過大的溫差應力引起混凝土開裂，深秋和初春季節更應注意天氣變化對混凝土結構的影響。

（5）荷載裂縫是建筑工程施工中常見的施工問題，其出現的原因主要是因為建筑物受力不平衡。在工程建設的過程中，受承載力的作用，導致其拉應力在外界因素的影響下超過了實際強度，混凝土原本的結構遭到了破壞，最終使建筑物表面出現裂縫。另外，軸壓力與壓應力也是造成混凝土裂縫問題出現的主要因素。通常情況下，導致建筑物頂部位置出現水平裂縫。在轉角處等應力比較薄弱的區域，當其受到外界影響發生改變時，同樣會引起裂縫問題的發生。此外，與承重梁連接的位置也極易出現裂縫，由于此位置的荷載力較為集中，一旦受到壓應力不平衡時，就會出現荷載裂縫。土建工程荷載裂縫的危險程度較高，為了確保建筑物使用過程的安全，必須采用科學的方法進行規避和預防。

（三）混凝土自身特性原因

（1）混凝土是由水泥、摻合料、外加劑與水按一定比例配制而成的膠結漿體，將分散的砂、石子經攪拌而黏結在一起的氣硬性膠凝材料。它具有較高的抗壓強度和良好的耐久性，但其最顯著的特點就是抗拉強度低、抵抗變形的能力差。

（2）混凝土裂縫一般可以分為荷載裂縫和變形裂縫。荷載裂縫又可以分為外荷載裂縫和荷載次應力裂縫；變形裂縫也可以分為材料自身變形裂縫和結構變形裂縫。

（3）材料使用不當：如采用礦渣硅酸鹽水泥快硬，水泥或砂子石子含泥量大于規定，使用劣質混凝土外加劑。

三、混凝土開裂產生條件與機理

（一）混凝土開裂的本質與產生條件

混凝土的抗拉強度只有抗壓強度的6.67%～10.00%，且混凝土抗拉強度和抗壓強度比值（拉壓比）隨著抗壓強度的增加而減小。混凝土開裂的本質原因為混凝土結構自身拉應力大于其抗拉強度，混凝土結構變形受到約束限制時就會產生應力，其中，拉應力是由于變形方向與約束相背離時產生。

混凝土自身拉應力的產生需要具備兩個條件：混凝土自身的變形；變形受到約束作用，事實上混凝土構件總是處于被約束狀態，這些約束有些來自地基摩擦和端部構件，但更多來自混凝土的鋼筋和混凝土內外部的不同應變，而且混凝土內部存在力的不均勻性。

（二）混凝土開裂產生機理

混凝土在約束條件下會因干縮應變產生彈性拉應力，同時會因黏彈性作用造成應力松弛，這兩種作用相互影響，屬于多數結構變形和開裂的根本原因。混凝土裂縫控制可以從控制形變、減小約束和提高抗裂出發。

四、混凝土結構裂縫的防治技術措施

（一）加大溫度控制力度

溫度變化是裂縫的關鍵要素，尤其是氣溫過高季節和大體積施工時，為了嚴格控制溫度的變化，應積極采取有效措施，以提高施工的質量。

夏季施工時，由于環境溫度過高，則需結合工程實際采取有效的降溫措施：原材料堆放時搭蓋罩棚，水霧的噴灑等；在混凝土混合物的施工過程中，應適當降低骨料的溫度；運輸混凝土時應采取科學的覆蓋和防曬措施；當將混凝土倒入模具中時，應降低入口溫度，以使混凝土緩慢升溫至內部較低的溫度，避免出現內部溫度過高等情況。因此，混凝土內部的溫度與混凝土外部的溫度之間存在很大的溫差，且混凝土溫度的檢測工作需持續不斷地進行，最大限度地規避溫度裂縫。

（二）施工工藝設計上防治

（1）避免結構應力集中：方案的設計應避免由于結構截面的突然變化而引起的應力集中。當出現無法避免的切面改變時，應進行局部處理，并且設計應為逐漸變化的過渡形式。在結構梁和樓板與外墻和環形梁的交點處，結構變形會導致外墻裝飾出現裂縫，因此在設計中必須考慮分縫措施。

（2）合理設置變形縫：在進行整體地面設計時，為了防止樓面層開裂情況的出現，應注意在結構產生負彎矩的地方和變形縫、后澆帶的地方作分縫處理。基礎的土壤質量不均勻會導致房屋過大和不均勻放置，并會導致房屋的裂縫，這將嚴重影響結構的正常使用，甚至危及建筑物的安全。為了防止出現沉降裂縫，可以使用沉降縫在合適的位置將房屋分成幾個單元，但必須將沉降縫的基礎進行區分。

（三）及時調整配合比

混凝土內的水分流失是造成裂縫的最直接的因素，因此，要嚴格控制水灰的比例。在滿足混凝土強度，抗滲性和抗凍性要求的前提下，建議適當減少水泥和水的用量，以降低水灰比與水粘結率；通過使用添加劑改善混凝土的性能并降低水化的熱峰值；預拌混凝土的比例應符合設計要求，并由試驗確定；經過反復測試后，應使用現場準備的材料，例如混凝土、砂漿、防水涂料等。夏季高溫時期施工應及時更換混凝土配合比，嚴格控制混凝土掉落率。

（四）選用正確的澆筑方法

降低混凝土混合物的初始溫度，選擇合適的溫度來澆筑混凝土，控制澆筑速度并減小分層的厚度。大體積混凝土澆筑時，應減小澆筑厚度，并采用綜合分層、斷面分層和斜面分層的方法進行澆筑層面的散熱。在不容易完全填充混凝土的梁柱接頭處和鋼梁翼緣下部，應仔細澆筑和搗實。鋼筋混凝土結構的混凝土外殼必須滿足強度和耐火性的雙重要求，確保其致密性并防止澆筑時開裂。

（五）做好振搗工作

加強混凝土振搗，提高混凝土的密實度和抗拉強度，減少混凝土的收縮和變形，避免長期攪拌和振搗，既不滲漏也不過度振搗，主要部位應做好二次振搗，以減少混凝土因骨料自重引起的下沉值。

（六）做好混凝土養護

混凝土養護期間，應重點加強對混凝土的濕度和溫度的控制，盡量減少混凝土表面的暴露時間，及時對混凝土暴露面進行緊密覆蓋（可采用篷布、塑料布等進行覆蓋），防止表面水分蒸發。

（七）合理控制拆模時間

拆除混凝土模板時，有嚴格的規則來更改混凝土內部和外部之間的溫度，內部和外部之間的溫度差不得超過25度。但是有時為了趕進度，并加快模板的流通，通常只注意混凝土的強度，而忽略溫度變化對混凝土的影響，特別是在冬季施工中，容易造成溫度裂縫。混凝土在碾壓完成后，相關人員要及時做好覆蓋工作，同時也要保證混凝土因溫度變化的防護措施，當溫度較低時要及時地做好早晚的適量灑水。溫度較高時，要防止將冷水直接灑在混凝土表面，設置合理的時間去澆筑，有效降低混凝土表面的溫度梯度變化。

五、結束語

綜上所述，由于溫度變化、人為因素、設計以及混凝土自身特性的影響，混凝土建筑容易出現開裂。現階段，混凝土結構廣泛應用于各種建筑中，所以對結構裂縫的防治就顯得特別重要。在涉及到混凝土房屋的施工實踐中，相關人員也應全面注意預防開裂隱患，因地制宜采用綜合的防治技術消除混凝土開裂問題，確保整個建筑的堅固性和安全性。

相關鏈接

混凝土，簡稱為"砼（tóng）"：是指由膠凝材料將集料膠結成整體的工程復合材料的統稱。通常講的混凝土一詞是指用水泥作膠凝材料，砂、石作集料；與水（可含外加劑和摻合料）按一定比例配合，經攪拌而得的水泥混凝土，也稱普通混凝土，它廣泛應用于土木工程。

混凝土是當代最主要的土木工程材料之一。它是由膠凝材料，顆粒狀集料（也稱為骨料），水，以及必要時加入的外加劑和摻合料按一定比例配制，經均勻攪拌，密實成型，養護硬化而成的一種人工石材。

混凝土具有原料豐富，價格低廉，生產工藝簡單的特點，因而使其用量越來越大。同時混凝土還具有抗壓強度高，耐久性好，強度等級范圍寬等特點。這些特點使其使用范圍十分廣泛，不僅在各種土木工程中使用，就是造船業，機械工業，海洋的開發，地熱工程等，混凝土也是重要的材料。